PN結(jié)為什么只有單向?qū)щ娦裕?/h1>

2019年09月04日 09:15 lq 作者： 用戶評論（0）

采用不同的摻雜工藝，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊硅片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié)。PN結(jié)具有單向?qū)щ娦浴?/p>

PN結(jié)：一塊單晶半導(dǎo)體中 ，一部分摻有受主雜質(zhì)是P型半導(dǎo)體，另一部分摻有施主雜質(zhì)是N型半導(dǎo)體時 ，P 型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體的交界面附近的過渡區(qū)稱。PN結(jié)有同質(zhì)結(jié)和異質(zhì)結(jié)兩種。用同一種半導(dǎo)體材料制成的 PN 結(jié)叫同質(zhì)結(jié) ，由禁帶寬度不同的兩種半導(dǎo)體材料制成的PN結(jié)叫異質(zhì)結(jié)。制造PN結(jié)的方法有合金法、擴散法、離子注入法和外延生長法等。制造異質(zhì)結(jié)通常采用外延生長法。

PN結(jié)加正向電壓時，可以有較大的正向擴散電流，即呈現(xiàn)低電阻， 我們稱PN結(jié)導(dǎo)通； PN結(jié)加反向電壓時，只有很小的反向漂移電流，呈現(xiàn)高電阻， 我們稱PN結(jié)截止。 這就是PN結(jié)的單向?qū)щ娦浴?/p>

（1） 加正向電壓（正偏）——電源正極接P區(qū)，負極接N區(qū)

外電場的方向與內(nèi) 電場方向相反。 外電場削弱內(nèi)電場→ 耗盡層變窄→擴散運動＞＞漂移運動→多子擴散形成正向電流（與外電場方向一致）I F

（2） 加反向電壓（反偏）——電源正極接N區(qū)，負極接P區(qū)

外電場的方向與內(nèi)電場方向相同。 外電場加強內(nèi)電場→耗盡層變寬→漂移運動＞＞擴散運動→少子漂移形成反向電流I R

單向?qū)щ娦允?二極管最重要的特性。利用單向?qū)щ娦钥梢耘袛喽O管的好壞，正偏時電阻值小，反偏時電阻值大，否則，二極管是損壞了的。

PN結(jié)為什么只有單向?qū)щ娦裕?/h2>

PN結(jié)的導(dǎo)通就是在PN結(jié)上外加一電壓 ，如果P型一邊接正極 ，N型一邊接負極，電流便從P型一邊流向N型一邊，空穴和電子都向界面運動，使空間電荷區(qū)變窄，甚至消失，電流可以順利通過。

如果N型一邊接外加電壓的正極，P型一邊接負極，則空穴和電子都向遠離界面的方向運動，使空間電荷區(qū)變寬，電流不能流過。這是PN結(jié)的截止。因此PN結(jié)具用單向?qū)щ娦浴?/p>

從PN結(jié)的形成原理可以看出，要想讓PN結(jié)導(dǎo)通形成電流，必須消除其空間電荷區(qū)的內(nèi)部電場的阻力。很顯然，給它加一個反方向的更大的電場，即P區(qū)接外加電源的正極，N區(qū)結(jié)負極，就可以抵消其內(nèi)部自建電場，使載流子可以繼續(xù)運動，從而形成線性的正向電流。

而外加反向電壓則相當于內(nèi)建電場的阻力更大，PN結(jié)不能導(dǎo)通，僅有極微弱的反向電流（由少數(shù)載流子的漂移運動形成，因少子數(shù)量有限，電流飽和）。當反向電壓增大至某一數(shù)值時，因少子的數(shù)量和能量都增大，會碰撞破壞內(nèi)部的共價鍵，使原來被束縛的電子和空穴被釋放出來，不斷增大電流，最終PN結(jié)將被擊穿（變?yōu)閷?dǎo)體）損壞，反向電流急劇增大。

這就是PN結(jié)的特性（單向?qū)?、反向飽和漏電或擊穿?dǎo)體），也是晶體管和集成電路最基礎(chǔ)、最重要的物理原理，所有以晶體管為基礎(chǔ)的復(fù)雜電路的分析都離不開它。比如二極管就是基于PN結(jié)的單向?qū)ㄔ砉ぷ鞯?；而一個PNP結(jié)構(gòu)則可以形成一個三極管，里面包含了兩個PN結(jié)。二極管和三極管都是電子電路里面最基本的元件。